Attività 2 - Alcuni corpi galleggiano ed altri no: da cosa dipende?
Si svolge in piccoli gruppi dove i ragazzi verificano le loro supposizioni e formulano delle ipotesi sulle caratteristiche che vincolano un corpo a galleggiare/non galleggiare.[Es1]
[Es2]
[Es3]
[Es4]
[Es5]
[Es6][I1][I2][I3]
Le ipotesi formulate in piccoli gruppi vengono poi condivise con l'intera classe, discusse, raggruppate per tipologie e infine raccolte su un cartellone/sulla lavagna.
Le ipotesi formulate dai ragazzi sono in genere riconducibili a quattro tipologie, riassunte nella tabella seguente insieme alla loro “traduzione” in linguaggio fisico-chimico.
Ipotesi | Traduzione | ...pesa di meno | il galleggiamento dipende solo dalla MASSA |
...è più grande/più piccolo | il galleggiamento dipende solo dal VOLUME |
...ha una forma particolare | il galleggiamento dipende solo dalla FORMA |
...è fatto di un certo materiale | il galleggiamento dipende solo dal MATERIALE |
Tabella 1: Un corpo galleggia perché...
Le quattro attività successive, da svolgersi in gruppo, sono studiate per falsificare
[I2], ove possibile, le ipotesi. Risulterà dallo svolgimento dell'
attività 6
che la quarta ipotesi non e` stata falsificata perche` i corpi indagati, a parità di materiale di composizione, hanno tutti lo stesso comportamento, quindi possiamo assumere che il galleggiamento dipenda solo dal materiale di composizione dei corpi.
La
quarta attività
ha anche lo scopo di chiarificare il concetto di materiale: due corpi di due legni diversi sono composti dallo stesso materiale? Se rispondiamo di sì, dobbiamo concludere che la densità non è una caratteristica del materiale perché legni diversi possono avere comportamenti diversi in acqua (es. alcuni ebani affondano). Ma “legno” è inequivocabilmente un materiale? Oppure si può considerare “legno” come una categoria di materiali, il che significa considerare il processo di definizione del materiale di cui è fatto un corpo come il procedere in una struttura ad albero1? Se si accetta questa visione, allora si può dire che due corpi (nello stesse condizioni termodinamiche) sono costituiti dallo stesso materiale se hanno alcune caratteristiche chimico-fisiche in comune, ad esempio composizione chimica, calore specifico, conducibilità... e densità. In questa definizione, legno di quercia e legno d'ebano sono due materiali diversi.
La terza ipotesi può creare qualche difficoltà perché può portare all'emergere di 'casi critici' tipo: “perché galleggiano le navi?” (corpi cavi) o “perché un foglio di alluminio galleggia?” (concetto di tensione superficiale dell'acqua). Per evitare di cadere subito in discussioni che sposterebbero l'attenzione su dinamiche più complesse, noi suggeriamo di trattare i 'casi critici' a parte (abbiamo inserito un breve approfondimento dopo l'
attività 9).
Qualora i 'casi critici' venissero esplicitamente fuori, si può spiegare ai ragazzi che, essendo casi particolari, saranno trattati in un secondo momento.
Alla luce di tutto ciò sarebbe bene utilizzare nelle attività solo materiali non cavi, non porosi e non idrofili (non pietra pomice o cotone) e non in fogli sottili!
Consigliamo di procedere in questo modo non perché “vogliamo evitare problemi”, ma perché vogliamo evitare di allontanarci dall'obiettivo. Infatti questi 'casi critici' sono tali dal punto di vista del galleggiamento, ma sono non sono problemi se riferiti al concetto di densità: la barca galleggia proprio perché la sua densità (media pesata fra la densità del metallo e la densità dell'aria) è complessivamente minore della densità dell'acqua, e il galleggiamento del foglio di alluminio non ha nulla a che vedere con la densità del corpo.
Scheda di lavoro - attività 1 e 2
1Come per definire la specie di appartenenza di un essere vivente procedo per classificazioni in base a caratteristiche comuni, così per definire il materiale di composizione di un corpo procedo per classificazioni in base alle caratteristiche fisico-chimiche.
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